ГТУ для привода компрессоров (одновальная, двухвальная, трехвальная)

Газотурбинные установки служат приводом газовых компрессоров на компрессорных станциях магистральных газопроводов. ГТУ состоят из газотурбинного двигателя (ГТД), потребителя мощности (П), в нашем случае – газового компрессора, ряда вспомогательных механизмом и систем, включая средства автоматизации и управления.

Газотурбинный двигатель состоит из воздушного осевого компрессора (ОК), камеры сгорания (КСг), газовой турбины (ГТ) и обслуживающих его вспомогательных механизмов и систем.

ГТУ, применяемые в настоящее время на КС, конструктивно подразделяются на двухвальные и трехвальные со свободной силовой турбиной. Первые ГТУ на КС магистральных газопроводов выполнялись одновальными.

Рассмотрим принципиальные схемы указанных трех типов ГТУ.

Одновальная ГТУ:

Отличительная особенность такой схемы – осевой компрессор, газовая турбина и газовый компрессор жестко закреплены на одном валу.

Рис.6.1. Принципиальная схема одновальной ГТУ

Двухвальная ГТУ со свободной силовой турбиной:

Отличительной особенностью данной схемы (схема двухвальной ГТУ приведена на рис.6.2.) является разделение турбины на две части, связанные между собой только газодинамически, но не механически. Блок, состоящий из ОК и ТК называется газогенератором.

Рис.6.2. Принципиальная схема двухвальной ГТУ со свободной турбиной

Трехвальная ГТУ со свободной силовой турбиной:

В трехвальной ГТУ (схема трехвальной ГТУ приведена на рис.6.3.), газогенератор представляет собой двухкаскадный блок, состоящий из двух компрессоров и двух турбин, причем турбина высокого давления жестко соединена с компрессором высокого давления, а турбина низкого давления жестко соединена с компрессором низкого давления. Вал турбины высокого давления конструктивно выполнен полым, в нем свободно на подшипниках вращается вал турбины низкого давления. Между двумя каскадами газогенератора существует только газодинамическая связь.

Рис.6.3. Принципиальная схема трехвальной ГТУ со свободной турбиной

Работа ГТУ характеризуется технологическими параметрами, наиболее важными из которых являются давление и температура рабочего тела, скорость (частота) вращения роторов, расход рабочего тела и топлива, мощность компрессоров, турбин и потребителя и некоторые другие параметры.

В дальнейшем для описания термо- и газодинамических процессов в ГТУ приняты следующие обозначения:

Р_i – давление; i= 1, 2 – относятся к входу в компрессор и выходу из компрессора соответственно; i=3,4 – ко входу в турбину и выходу из турбины соответственно (одновальной);

Т_i – абсолютная температура; i= 1, 2 – относятся к входу в компрессор и выходу из компрессора соответственно; i=3,4 – ко входу в турбину и выходу из турбины соответственно (одновальной);

Другие обозначения, включая для схем со свободной силовой турбиной будут даваться по мере необходимости в тексте.